从原子世界来的消息和使者

2023-02-28 12:01伊林王汶
小读者 2023年3期
关键词:底片微粒磁铁

□ 文/米·伊林 译/王汶

还在18 世纪,在罗蒙诺索夫的时代,物理学家就在社交场所做过一些奇怪的实验。一位绅士躺在一个玻璃台上。科学家站在一张小玻璃凳上,一只手握住那个躺着的人的手,另外一只手放在起电机的圆盘上。一位贵妇人受了怂恿,用手指接近那个男士的前额。在绅士和贵妇人的手指之间就噼噼啪啪地发出火花来。贵妇人惊叫起来,赶紧把手指缩回去。

人们问科学家这究竟是什么道理,科学家只含糊其辞地说了些“电力”呀什么的。这些话是什么也解释不了的。

神秘的“电力”的行为跟真正的幽灵一样:它会使人们的头发倒竖起来,它在人们的身体里跑过,使人感到像蚂蚁爬过似的,连最勇敢的人也禁不住要打哆嗦。假如人们手拉着手,那么颤抖就一连串地——从第一个人身上传到末一个人身上。

这是从原子世界发来的信号,但是那时候人们不懂得这些信号。只有超越自己时代的罗蒙诺索夫一个人知道,电的原理应该到原子世界里去寻找。

1802 年,在俄罗斯物理学家彼得罗夫的实验室里,弧光灯发出了灿烂夺目的光。几十年之后,城市的街道被“俄罗斯之光”——雅布洛奇科夫烛照亮了。

最早的罗德金灯泡出现了,在那灯泡里,电流使小小的碳块放光。

后来更发现了,电流不但可以使灯泡里的碳块或碳丝发光,也可以使空气发光。

罗蒙诺索夫就做过这样的实验:他把一个玻璃球里的空气抽出,然后用摩擦的方法使玻璃球带电。电就使剩在玻璃球里的稀薄的空气发光。

过了100 年,物理学家又重新做这些实验。但是这究竟是些什么现象呢?它们是怎么发生的呢?对于这些问题,书上没有解答。

为了找寻答案,科学家一个接一个地做实验。他们试着把磁铁拿近放电的管子。出乎他们的意料,玻璃上发绿光的部分竟移动起来,改变了位置。

光竟会被磁铁吸引!

可是,你知道许多别的实验已经一再证明,光线是不会受磁力的影响而发生偏向的。

由此看来,那通过玻璃管撞在管壁上使玻璃发光的,是一种什么实在的物质。

越来越明显了,电流不是一种神秘的超自然的力量,而是看不见的极小的微粒的洪流。

应该给这些微粒,给这些“电的原子”起个名字。科学家们想起来了,“电”这个单字是从希腊字“琥珀”来的,因为最早的电的实验是用琥珀来做的。他们决定用“琥珀”来叫“电的原子”(电子)。

过了不久,从原子世界传来了更令人惊奇的消息。

光电效应

伦琴发现X 射线

居里夫人发现镭

1895 年,科学家伦琴注意到,放电的玻璃管不仅发射看得见的光,还发射某一些看不见的射线。这种射线能够透过伦琴用来包照相底片的黑纸。经过冲洗之后,照相底片上显出了黑影。

科学家又了解了一件从前好像是不可解的事情。他们发现,看不见的射线是从被电子撞着的那一部分玻璃管壁发射出来的。

他们在玻璃管里的电子通过的路上立了一个金属片做靶。这个金属片在电子的撞击下也开始发射看不见的射线。

这种射线是从原子里发射出来的,但是原子受了电子的射击究竟起了些什么变化,那时候还没有一个人知道。

过了几个月(这时已经不是用世纪来计算,而是用年和月来计算了),从原子深处传来了新的信号。物理学家贝可勒尔拿一张照相底片用黑纸包起来,上面放了一点儿铀盐。他把底片冲洗过后,发现底片变黑了。

从铀原子里放射出一种什么东西,它穿过纸,撞在照相底片上。这种打击很有力量,竟把涂在照相底片上的溴化银击碎了。溴化银的微粒分解成了溴和银。

这真像幻想。能量似乎可以无中生有!

但是,它真的是从“无”中生出来的吗?不是的,无是不会生有的。放射线是从原子里放射出来的。

那么从原子里放射出来的究竟是些什么东西呢?必须弄清楚。磁铁又帮助了科学家。从原子里跑出来的使者在磁场里分成三股。

笔直前进的是一股看不见的射线,它很像伦琴射线。磁铁对它没有影响,因为这是光,虽然肉眼看不见。光线在磁场里是不会发生偏向的。科学家把这种射线叫作伽马(γ)射线。

偏向左右两旁的是极微小的微粒——原子的碎屑。一股碎屑是电子,也叫贝塔(β)粒子。另外一股碎屑被叫作阿尔法(α)粒子。

为什么从镭放射出来的电子和阿尔法粒子向不同的两个方向走呢?因为它们带着不同的电荷:电子带的是负电荷,阿尔法粒子带的是正电荷。带电的粒子移动形成的粒子流受了磁铁的影响,方向就偏转了。

从原子里发出来的秘密信号就这样被科学家译出来了。

许多世纪以来,人们一向认为原子是不可分的,是永恒的。如今,他们突然看见,不变、不可分的原子竟能够变化。

就好像你把三枚五分的硬币锁在抽屉里。过了几天,你发现抽屉里的五分硬币不是三枚,而只有两枚了。那第三枚五分硬币自己兑换成三分的和两分的硬币了。

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